纯钛及钛合金热加工性能全参数
钛合金熔炼的重要参数 -回复
钛合金熔炼的重要参数-回复# 钛钛合金合是一种广泛应用于航空航天、医疗器械、汽金车制造等领域的重要金属材料。
它的优异性能使其备受青睐，而熔炼过程中的重要参数对最终合金质量至关重要。
让我们一步步来探讨钛合金熔炼熔的关键参数。
# 材料选择首先，选择合适的原料至关重要。
钛合金的主要原料是钛矿石，但在工业生产中，通常使用钛铁和钛渣等作为原料。
这些原料的纯度和质量直接影响最终合金炼的的性能。
# 熔炼温度熔炼温度是决重定合金熔炼过程的重要参数之一。
钛合要金的熔点较高，一般在1668摄氏度左右。
因参数此，钛确保合达金到是一足种广够的泛应用于熔航点空温航度天以、确医保疗原设料备充分熔化至、关汽重车要工，业但等同时领需要注意域的避重要免金过高属的材料，具温有度优，异以的免耐对腐材料蚀造性成不、高良强影度和响。
低#密度等熔特性。
在炼钛气合金氛的生产过熔程中，炼过熔程中的炼是气至关重氛要对合的一金步。
质量有熔着重炼要的过影程涉及多种响参数。
的一控般制来，说下，面惰性将逐步介气体绍（如钛合金氩气熔）常炼被的用重于要参数维。
持1.熔炼室内原的惰性料气氛选择，防：止氧钛气合和金其他的杂熔质与炼钛过原程料从发原生料反选择应开始，。
从而钛保合证金合的金原的料通纯常度是和钛矿质石或者量钛。
废料。
在选择#原料时熔，需要考炼时间虑原料控的制纯度熔、化学炼成时间分也以是及确保熔钛点合等金因素质，量以确的保关键因熔素之一炼。
后得熔到的钛炼合时间金过长符合可能预导期致合金的中杂要求。
质2. 熔的炼增加，炉而的时间类型过：短则熔可能导炼致原料炉未的能类型完对全钛合熔金化的。
因此熔，精炼确过程控有制着重熔要影炼响时间是。
确常保见最的终合熔金质炼量的重炉要包步括电弧骤。
# 合熔金成分炼调节炉在、电感熔熔炼过程炼中，需要炉和根等据合离金子的最熔终应用炼来精炉确等调。
节合金的成分。
不同的合金成分会影响其不同硬类型度、强度的、熔耐炼腐炉具有蚀不性同等的性加能。
常用钛及钛合金密度参考值
1. 纯钛（Grade 14） Grade 1：4.51 g/cm³Grade 2：4.51 g/cm³Grade 3：4.51 g/cm³Grade 4：4.51 g/cm³2. 钛合金（Ti6Al4V，Grade 5）4.43 g/cm³3. 钛合金（Ti5Al2.5Sn）4.51 g/cm³4. 钛合金（Ti6Al2Sn4Zr2Mo，Grade 9）4.51 g/cm³5. 钛合金（Ti3Al8V6Cr4Mo4Zr，Grade 23）4.51 g/cm³6. 钛合金（Ti6Al7Nb）4.51 g/cm³7. 钛合金（Ti6Al4V ELI，Grade 23）4.43 g/cm³8. 钛合金（Ti3Al2.5V）4.51 g/cm³9. 钛合金（Ti3Al8V6Cr4Mo4Zr ELI，Grade 29）4.51 g/cm³10. 钛合金（Ti6Al4V，Grade 5，β相）4.43 g/cm³1. 纯钛（Grade 14）Grade 1：4.51 g/cm³Grade 2：4.51 g/cm³Grade 3：4.51 g/cm³Grade 4：4.51 g/cm³2. 钛合金（Ti6Al4V，Grade 5）4.43 g/cm³3. 钛合金（Ti5Al2.5Sn）4.51 g/cm³4. 钛合金（Ti6Al2Sn4Zr2Mo，Grade 9）4.51 g/cm³5. 钛合金（Ti3Al8V6Cr4Mo4Zr，Grade 23）4.51 g/cm³6. 钛合金（Ti6Al7Nb）4.51 g/cm³7. 钛合金（Ti6Al4V ELI，Grade 23）4.43 g/cm³8. 钛合金（Ti3Al2.5V）4.51 g/cm³9. 钛合金（Ti3Al8V6Cr4Mo4Zr ELI，Grade 29）4.51 g/cm³10. 钛合金（Ti6Al4V，Grade 5，β相）4.43 g/cm³钛及钛合金的密度与其加工状态也有一定关系。
钛合金材料及其热加工讲座2007[1].4.11
![钛合金材料及其热加工讲座2007[1].4.11](https://img.taocdn.com/s3/m/a1c48ae00b4c2e3f562763b4.png)
2
a ( K g .M /c )m K
1
15
12
9
2
6
3
3
4
0
-200
-100
0
100 t(℃ )
1— 0.001% H 2— 0.008% H 3— 0.018% H 4— 0.04% H
23
由Ti和H的相图可知： ● H在β钛中的溶解度比在α钛中大得多
● 且H在α钛中的溶解度随温度的降低而剧烈减少
27
● 综上所述，钛中的间隙杂质虽然能提高钛的强度，但建 议不要采用提高间隙杂质来提高钛的强度。 原因：这种杂质不仅严重降低合金的塑性和断裂韧性， 而且会加快疲劳裂纹扩展速率，并使其他一些重要性能， 如热稳定性，蠕变抗力，缺口敏感性等变坏。
此外，现用的和发展中的高强钛合金主要靠加入大量 的合金元素来强化，这就需要基体元素钛有更高的塑性 储备。所以提高钛的纯度（实际上是提高海绵钛的品位） 是发挥合金潜力以及研制新的高强度、高塑性和高韧性 钛合金的必要条件。
TiH2的存在使合金变脆，称为氢化物 型氢脆。断口检查可发现裂纹是沿着氢 化物与基体之间的界面发展的。这是因 为基体金属与氢化物之间的结合力较弱， 受力后引起应力集中而形成裂纹，并迅 速扩展而导致断裂。
纯钛中的氢化物（黑针） 含H0.023%（wt）
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※Fe、Si与Ti形成置换式固溶体，尽管Fe、Si在纯钛中
20
● 膨胀系数小 热收缩率为钢的一半左右，模具设计时γ=0.7～0.8
● 高纯度钛的强度很低 σb＝250～300MPa, ψ≈70～80％ 一般用于科研，没有工业应用价值。 但当其中含有一定杂质时，将强烈地改变机械
性能，但此时再也不能称为纯钛，而叫工业纯钛。
国内外医用钛及钛合金标准及性能
国内外医用钛及钛合金标准及性能发布时间：2010-4-17 10:20:42 中国废旧物资网一、钛在医学中的应用1、钛作为一种新兴的材料在我国及世界制药工业、手术器械、人体植入物等领域使用已有几十年的历史，并已取得了极大地成功。
2、人体内应外伤、肿瘤造成的骨、关节损伤，采用钛及钛合金可制造人工关节、接骨板和螺钉现已广泛用于临床。
还用于髋关节（包括股骨头）、膝关节、肘关节、掌指关节、指间关节、下頜骨、人造椎体（脊柱矫形器）、心脏起搏器外壳、人工心脏（心脏瓣膜）、人工种植牙、以及钛网在头盖骨整形等方面。
3、对于植入物材料的要求可以归为三个方面：材料与人体的生物相容性、材料在人体环境中的耐腐蚀性和材料的力学性能，作为长期植入材料有下列七项具体要求：①、耐蚀性;②、生物相容性；③、优越的力学性能和疲劳性能；④、韧性；⑤、低的弹性模量；⑥、在组合体中有好的耐磨性；⑦、令人满意的价格；4、外科植入物材料主要有：金属、聚合物、陶瓷等，金属材料又包括不锈钢、鈷基合金和钛基合金。
材料性能与骨性能的比较和植入物材料的特性比较见表一和表二。
从表二可以看出，不锈钢价格低廉，易于加工，但耐蚀性和生物相容性不如钛合金；鈷鉻合金的耐磨性比钛合金好，但密度较大，太重；钛及钛合金由于比强度高，生物相容性好及耐体液腐蚀性好等特点正日益受到重视。
钛合金的不足之处识是耐磨性差、难于铸造，加工性能也差。
二、国内外外科植入物用钛及钛合金加工材标准情况1、国外外科植入物用加工材标准纯钛：国际标准化组织 ISO 5832/2 1999E《外科植入物－纯钛加工材》美国标准：ASTM F67 2006a 《外科植入物用纯钛》TC4: 国际标准化组织 ISO 5832/3 1996Z 《外科植入物－金属材料－Ti-6Al-4V加工材》ASTM F1472 2002 《外科植入物用Ti-6Al-4V合金加工材》TC4ELI: ASTM F136 2002a 《外科植入物用Ti-6Al-4VELI（超低间隙）加工材规范》TC20: ISO 5832/11 I994(E) 《外科植入物－金属材料－Ti-6Al-7Nb合金加工材》ASTM F1295:2005《外科植入物用Ti-6Al-7Nb合金加工材》2、中国国家标准①、《外科植入物用钛及钛合金加工材》中国国家标准为GB／Ｔ13810-2007，牌号有：TA 1ELI、TA1、TA2、TA3、TA4、TC4、TC4ELI、TC20.品种有：板材0.8～25mm；棒材7.0～90mm；丝材1.0～7.0mm；GB\T13810-2007标准中规定的各项性能指标：②、GB／Ｔ13810-2007标准中，为了保证外科植入物用钛及钛合金加工材的综合性能（强度、塑性、韧性、硬度、抗疲劳等性能的合理匹配），对两相钛合金的高倍金相组织和氢含量及其它间隙元素含量都有非常严格的要求和控制。
钛合金特性及加工方法
钛合金特性及加工方法钛合金以其强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。
随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。
我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11％。
本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。
1 钛合金的切削加工性及普遍原则钛合金按金属组织分为a相、b相、a+b相，分别以TA，TB，TC表示其牌号和类型。
我公司某新型发动机所用材料为TA，TC两种。
一般铸、锻件采用TA系列，棒料用TC系列。
特点及切削加工性钛合金相对一般合金钢具有以下优点：比强变高：钛合金密度只有4.5g/cm3，比铁小得多，而其强度与普通碳钢相近。
机械性能好：钛合金熔点为1660℃，比铁高，具有较高的热强度，可在550℃以下工作，同时在低温下通常显示出较好的韧性。
抗蚀性好：在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，对大气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。
另一方面，钛合金的切削加工性比较差。
主要原因为：导热性差，致使切削温度很高，降低了刀具耐用度。
600℃以上温度时，表面形成氧化硬层，对刀具有强烈的磨损作用。
塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑与前刀面接触长度很小，前刀面上应力很大，刀刃易发生破损。
弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面回弹量大，所以已加工表面与后刀面的接触面积大，磨损严重。
钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难，导致加工效率低，刀具消耗大。
切削加工的普遍原则根据钛合金的性质和切削过程中的特点，加工时应考虑以下几个方面：尽可能使用硬质合金刀具，如钨钴类硬质合金与钛合金化学亲和力小、导热性好、强度也较高。
钛合金特性和加工
合金元素钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。
钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。
合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。
其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。
②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。
前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。
③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。
氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。
通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2％和0.04～0.05％以下。
氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
通常钛合金中氢含量控制在 0.015％以下。
氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。
[编辑本段]钛合金的分类钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。
利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（itanium alloys）。
室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。
中国分别以TA、TC、TB 表示。
α钛合金它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。
在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
β钛合金它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
钛合金加工切削参数表
钛合金加工切削参数表【原创实用版】目录1.钛合金加工切削参数表的简介2.钛合金的特点及其在加工过程中的挑战3.切削参数表的作用和重要性4.如何选择合适的切削参数5.切削参数表的应用实例正文1.钛合金加工切削参数表的简介钛合金加工切削参数表是一个列出了在加工钛合金时，各种切削操作所需参数的表格。
这些参数包括切削速度、进给速度、刀具直径和刀具材料等，它们对于保证加工效率、提高加工质量以及保护刀具至关重要。
2.钛合金的特点及其在加工过程中的挑战钛合金是一种高强度、轻质的金属材料，被广泛应用于航空航天、医疗和化工等领域。
然而，钛合金的加工过程面临着诸多挑战，例如高切削温度导致的刀具磨损、刀具与工件材料之间的粘附，以及钛合金的高硬度等。
3.切削参数表的作用和重要性切削参数表在钛合金加工过程中发挥着至关重要的作用，它能够为操作者提供正确的切削参数，确保加工效率和加工质量。
合理的切削参数能够提高刀具寿命、降低加工成本，同时避免因参数选择不当导致的加工失误。
4.如何选择合适的切削参数在选择切削参数时，需要综合考虑钛合金的特性、刀具材料、加工设备和加工工艺等因素。
根据切削速度、进给速度和刀具直径等参数的交互影响，选择最佳的切削参数。
此外，还需根据实际加工情况进行实时调整，以达到最佳加工效果。
5.切削参数表的应用实例例如，在加工钛合金螺纹时，可参照切削参数表选择合适的刀具直径、切削速度和进给速度。
在实际加工过程中，如果发现刀具磨损较快或者加工精度不足，可以根据切削参数表调整参数，以达到更好的加工效果。
总之，钛合金加工切削参数表为操作者提供了在加工过程中选择合适切削参数的依据，有助于提高加工效率、降低加工成本并保证加工质量。
钛合金常用规格及性能用途
钛合金常用规格及性能用途TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：直径2mm 8mm 9mm 10mm直径12mm 15mm 16mm 18mm 20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 45mm 50mm 55mm直径60mm 65mm 70mm 75mm 80mm 85mm 90mm 100mm 105mm 110mm 120mmTC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：厚度1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 10mm 12mm 14mm厚度16mm 18mm 20mm 25mm 30mm 32mm 35mm 50mm 45mm 50mm 60mm 70mm 80mm 90mm钛合金优越的特性：1耐酸碱腐蚀，耐海水腐蚀，耐污水腐蚀；2密度小（），轻；3无磁性；广钛金属4在-253°-600°之间使用，他的抗拉强度，在金属中，几乎是最高的。
应用举例:工业上除采用工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。
它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部门获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件。
【钛合金的性能】钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过％，但其强度低、塑性高。
％工业纯钛的性能为：密度ρ=cm3，熔点为172矽钛合金耐磨地坪5℃，导热系数λ=，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=×105MPa，硬度HB195。
(1)强度高钛合金的密度一般在cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。
目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
典型钛及钛合金的组织与性能综述
典型钛合金的组织与性能文献查阅总结1.α型钛合金α型钛合金中又分为全α型钛合金和近α型钛合金，工业纯钛属于α型钛合金，此外一般α合金含有6%左右的Al和少量中性元素，退火后几乎全部是α相，典型合金包括TA1~TA7合金等；近α型钛合金中除了含有Al和少量中性元素外，还有少量（不超过4%）的稳定元素，如TA15、TA16、TA17等。
1.1工业纯钛工业纯钛按杂质元素含量分为TA1、TA1ELI、TA1-1、TA2、TA2ELI、TA3、TA3ELI、TA4、TA4ELI9个牌号，相变点大约为900℃。
工业纯钛具有高塑性、适当的强度、良好地耐蚀性以及优良的焊接性能等特点，广泛应用于化工设备、滨海发电装置、海水淡化装置、舰船零部件等，其冷热加工性能好，可生产各种规格的板材、棒材、型材、带材、管材和丝材，一般在退火状态下交货使用。
典型的工业纯钛显微组织如图1-3所示：图1 TA1板材650℃/1h退火态组织：等轴α+少量晶间β图2 TA2大规格棒材600℃/1h退火态组织：等轴α图3 TA3板材800℃/1h退火态组织：等轴α+含有针状α转变的β1.1.1 TA1钛管的组织与性能[][]庞继明，李明利，李明强等. 退火温度对TA1钛管材组织和性能的影响[J]. 钛工业进展. 2011, 28(2): 26-28研究方法：TA1铸锭经过2500t水压机开坯锻造和1600t卧式挤压机热挤压，最终获得φ45×7mm的管坯。
管坯经两辊和三辊管材冷轧机轧制成φ12×1.25mm的管材。
将管材置于真空热处理炉中，分别加热至450，475，490，500，550，600，650，700℃，保温90min，随炉冷却。
a）TA1钛管的显微组织图1为冷加工态及不同的温度热处理后的TA1管材横向显微组织。
可以看出，冷加工态的TA1管材组织混乱且有部分晶粒破碎不完全；700℃下的组织已完全再结晶、等轴化，与650℃的相比晶粒已明显长大。
纯钛及钛合金热加工性能参数
纯钛热加工性能参数1. 来料牌号及化学成分
4. 加热规范
板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热，为防止氧扩散，应限制加热温度和时间，因此，从成材率、表面质量考虑，该扩散层的厚度越薄越好，为此，热轧带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下，尽可能低。
通常工业纯钛在加热炉内最好加热至800~920℃。
纯钛料轧制时的加热制度和终轧温度
*
5. 轧制过程控制
热轧分为粗轧和精轧。
粗轧通常使用可逆式轧机，从厚板坯（80~300mm）的轧制到供精轧机
℃温度
/s的速度冷
二、钛合金（TC3、TC4）
密度ρ＝4.45g/cm3
弹性模量E＝1.13×105MPa
导热系数λ＝6.43Wm-1K-1
1常温力学性能
TC4合金的拉伸应力应变曲线
TC4室温压缩应力应变曲线
2热轧工艺条件
1）．加热规范
坯料轧制时的加热制度和终轧温度
举例1：用可逆式四辊轧机将尺寸为240m m×1070mm×1600mm的TC4钛合金板坯轧制成厚度60mm 中板的典型压下规范如下表：。
钛及钛合金塑性变形加工的感应加热（上）
钛及钛合金塑性变形加工的感应加热（上）李韵豪【摘要】根据钛及钛合金塑性变形加工（锻造）前加热的特点，以工业纯钛、TC4钛合金为例，论述钛及其合金的热物理参数、加热温度范围、加热规范、避免坯料因加热不当而引起的各种缺陷。
提出针对不同品种的钛及其合金感应加热频率、功率、加热（含保温）时间的确定，感应加热方案的制订及感应器参数的计算、测温温控。
【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】6页(P31-36)【作者】李韵豪【作者单位】【正文语种】中文【编者按】常用的有色金属如铝、铜、钛、锆、钽、铌、镁等及其合金因具有一系列非常优异的特性，其塑性变形制品在航空航天、国防、汽车、机车及民用等诸多领域得到越来越广泛的应用。
这些有色金属及其合金塑性变形前的加热，也正由传统火焰炉加热向高效节能的感应加热过渡，更多的锻造厂家已意识到，感应加热是有色金属及其合金诸多加热方式中更先进、更理想的加热方式。
1. 钛及钛合金的分类钛及钛合金是20世纪50年代才兴起的一种新型金属材料。
钛及其合金具有密度小、比强度高、热导率低、无磁性、耐高低温、耐腐蚀等特点。
由于钛及其合金特殊的物理性能和化学性能，作为一种重要的战略物资，被广泛应用于航空航天、舰船、兵器、石油、化工、能源、海洋工程、核电工程及民用产品等领域。
关于钛及其合金的分类，不同文献有较大差异，采用麦克格维伦60年前提出按照钛及其合金退火状态相组成来分类（塑性变形加工前的钛及其合金基本都是退火态）。
按此方法，大致将钛及其合金划分为α型合金、α+β型合金、β型合金三大类。
随着钛及其合金品种的扩大，后人将其分为五类，对于退火后的基本组织：①α相的称之为α型合金。
②α相+β相，但以α相为主的称为近α型合金。
③α相+β相称为（α+β）型合金。
④β相，但有一定α相的称为近β型合金。
⑤β相称为β型合金。
工业纯钛（TA1～TA4等）属于α型钛合金；T C4（Ti-6AL-4V）属于（α+β）型钛合金。
钛合金性能表
≥800
注：直径大于75mm的棒材取棒向试样。
5 丝材的室温性能
R/Mpa ≥200 ≥240 ≥400 ≥500
温室力学性能
A/% ≥30 ≥24 ≥20 ≥18
断后伸长率A/% ≥３０ ≥２５ ≥２５ ≥２０ ≥２０ ≥１０ ≥１０ ≥１０
断后伸长率A/% ≥30 ≥24 ≥20 ≥18 ≥15 ≥10 ≥10 ≥10 ≥8 ≥8 ≥10
试验温度/℃
350 350
抗拉强度R/Mpa
420 490
表3 高温力学性能，不小于
TA15
500
570
TA19
480
620
TC1
350
345
TC2
350
420
TC4
400
620
TC6
400
735
TC9
500
785
TC10
400
835
TC11
500
685
TC12
500
700
aTC11钛合金棒材持久强度不合格时，允许再按500℃的100h持久强度100h≥590MPa进行检验，检
断面收缩率Z/% ≥30 ≥30 ≥30 ≥30 ≥25 ≥25 ≥25 ≥25 ≥20 ≥15 ≥25
直径或截面厚度 热锻造或挤压棒
＞7~15
±1.0
＞15~25
±1.5
＞25~40
±2.0
＞40~60
±2.5
＞60~90
±3.0
＞90~120
±3.5
＞120~160 ＞160~200 ＞200~230
±5.0 ±6.5 ±7.0
表4 允许偏差
钛合金常用规格及性能用途
钛合金常用规格及性能用途TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：直径2mm 2.5mm 3.0mm 3.5mm 4.0mm 5.0mm 6.0mm 7.0mm 8mm 9mm 10mm直径12mm 15mm 16mm 18mm 20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 45mm 50mm 55mm直径60mm 65mm 70mm 75mm 80mm 85mm 90mm 100mm 105mm 110mm 120mmTC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：厚度1mm 1.5mm 2mm 2.5mm 3mm 4mm 4.5mm 5mm 6mm 7mm 8mm 10mm 12mm 14mm厚度16mm 18mm 20mm 25mm 30mm 32mm 35mm 50mm 45mm 50mm 60mm 70mm 80mm 90mm钛合金优越的特性：1耐酸碱腐蚀，耐海水腐蚀，耐污水腐蚀；2密度小（4.51），轻；3无磁性；广钛金属4在-253°-600°之间使用，他的抗拉强度，在金属中，几乎是最高的。
应用举例:工业上除采用工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。
它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部门获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件。
【钛合金的性能】钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。
99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为172矽钛合金耐磨地坪5℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
(1)强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
典型钛及钛合金的组织与性能综述
典型钛及钛合金的组织与性能综述Newly compiled on November 23, 2020典型钛合金的组织与性能文献查阅总结1.α型钛合金α型钛合金中又分为全α型钛合金和近α型钛合金，工业纯钛属于α型钛合金，此外一般α合金含有6%左右的Al和少量中性元素，退火后几乎全部是α相，典型合金包括TA1~TA7合金等；近α型钛合金中除了含有Al 和少量中性元素外，还有少量（不超过4%）的稳定元素，如TA15、TA16、TA17等。
工业纯钛工业纯钛按杂质元素含量分为TA1、TA1ELI、TA1-1、TA2、TA2ELI、TA3、TA3ELI、TA4、TA4ELI9个牌号，相变点大约为900℃。
工业纯钛具有高塑性、适当的强度、良好地耐蚀性以及优良的焊接性能等特点，广泛应用于化工设备、滨海发电装置、海水淡化装置、舰船零部件等，其冷热加工性能好，可生产各种规格的板材、棒材、型材、带材、管材和丝材，一般在退火状态下交货使用。
典型的工业纯钛显微组织如图1-3所示：图1 TA1板材650℃/1h退火态组织：等轴α+少量晶间β图2 TA2大规格棒材600℃/1h退火态组织：等轴α图3 TA3板材800℃/1h退火态组织：等轴α+含有针状α转变的βTA1钛管的组织与性能[][]庞继明，李明利，李明强等. 退火温度对TA1钛管材组织和性能的影响[J]. 钛工业进展. 2011, 28(2): 26-28研究方法：TA1铸锭经过2500t水压机开坯锻造和1600t卧式挤压机热挤压，最终获得φ45×7mm的管坯。
管坯经两辊和三辊管材冷轧机轧制成φ12×的管材。
将管材置于真空热处理炉中，分别加热至450，475，490，500，550，600，650，700℃，保温90min，随炉冷却。
a）TA1钛管的显微组织图1为冷加工态及不同的温度热处理后的TA1管材横向显微组织。
可以看出，冷加工态的TA1管材组织混乱且有部分晶粒破碎不完全；700℃下的组织已完全再结晶、等轴化，与650℃的相比晶粒已明显长大。
钛合金型号及性质【大全】
工业纯钛YA1、YA2、YA3：冲压性能优良。
可进行各种形式的焊接, 焊接性能良好, 焊接接头可达基体属强度的90%。
易于锯和砂轮切割, 机械加工性能良好。
耐蚀性能优良用于350℃以下、受力小的零件及冲压成各种复杂形状的零件。
如火电站凝汽器；船用海水腐蚀的管道系统、阀门、泵；化工热交换器、泵体、蒸馏塔；海水淡化系统、镀铂阳极；飞机的骨架、蒙皮、发动机部件、横梁等。
钛合金TA6：具有良好的焊接性能, 有较高的蠕变强度, 但工艺可塑性较低, 可热状态下变形, 东日合金在承受轴向负荷时, 对切口没有敏感性, 切削性能尚好400℃以下工作的零件及焊接件。
钛合金TA7：冲压性能差, 热塑性尚好。
东日可进行各种形式的焊接, 性能良好, 焊接接头强度和塑性可与基体金属相等。
机械加工性能与工业纯钛相同。
耐蚀性良好, 高温热稳定性良好做500℃以下长期工作的结构件, 可做各种模锻件。
钛合金TA8：热塑性良好。
东日可进行各种形式焊接, 焊接性良好。
机加工性与工业纯钛相同。
抗氧化性良好500℃以下长期工作零件。
东日可以制造发动机压气机盘和叶片。
钛合金TC1：冲压性良好。
东日可进行各种形式焊接, 焊接性良好。
机加工性与工业纯钛相同。
抗氧化性良好做400℃以下工作的零件。
适于各种板材，冲压和焊接零件。
钛合金TC2：在350℃下,100h 的持久强度在400MPa以上, 热加工有良的塑性。
加热到350-40 0℃, 没有发脆倾向, 因此, 可用其焊接在高温下工作的零件做500℃以下工作的零件、焊接件、模锻件和弯曲加工的零件等。
钛合金TC3：冲压性差, 热塑性良好。
可进行各种形式的焊接, 焊接接头强度可达基体金属强度9 0%。
机械加工性能尚好, 需要用硬质合金, 大走刀量、慢速, 充分冷却。
耐蚀性能良好,热稳定性好。
东日金属是应用最广的钛合金之一做400℃以下长期工作的零件。
钛合金TC4：材料的组成为Ti-6Al-4V ，属于(a+b) 型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。
钛的热处理方法
钛的热处理方法一.钛的基本热处理:工业纯钛是单相α型组织，虽然在890℃以上有α-β的多型体转变，但由于相变特点决定了它的强化效应比较弱，所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的机械强度。
工业纯钛唯一的热处理就是退火。
它的主要退火方法有三种：1 再结晶退火2 消应力退火 3 真空退火。
前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应，以恢复塑性和成型能力。
工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大。
图2-26 所示为经不同冷加工后，TA2 屈服强度的升高，因此在钛材生产过程中，经冷、热加工后，为了恢复塑性，得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能，应进行再结晶退火。
工业纯钛的再结晶温度为550-650℃，因此再结晶退火温度应高于再结晶温度，但低于α-β相的转变温度。
在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃的退火将引起晶粒粗大，导致机械性能下降）。
退火材料的冷加工硬化一般经10-20 分钟退火就能消除。
这种热处理一般在钛材生产单位进行。
为了减少高温热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气，目前一般钛材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理。
为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形）中的残余应力，应进行消应力热处理。
消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行，只要保持炉内气氛为微氧化性即可。
二.钛及钛合金的热处理:为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金，以满足各种产品对材料性能的要求，需要对钛及钛合金进行热处理。
1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理α-钛合金从高温冷却到室温时，金相组织几乎全是α相，不能起强化作用，因此，目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理。
前两种是在微氧化炉中进行，而后者则应在真空炉中进行。
（一）消应力退火为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生的内应力，以便于以后加工，并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破坏，对α-钛应进行消除应力退火处理。
钛及钛合金产品力学性能试验取样方法-最新国标
钛及钛合金产品力学性能试验取样方法1范围本文件规定了钛及钛合金管、棒、板、线、饼、环、锻件、型材等的力学性能试样的取样位置和试样制备要求等。
本文件适用于钛及钛合金加工产品。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T34647钛及钛合金产品状态代号3术语和定义GB/T34647界定的以及下列术语和定义适用于本文件3.1抽样产品sample product检验、试验时，从试验单元中抽取的部分产品（如棒、板、管等）。
3.2试料sample为了制备一个或多个试样，从抽样产品中切取足够量的材料。
3.3样坯rough specimen为了制备试样，经过机械加工处理和其后在适当情况下热处理的试料。
3.4试样test piece经机加工或未经机加工后，具有合格尺寸且满足试验要求状态的样坯。
3.5标准状态reference condition试料、样坯或试样经热处理后的状态，代表产品预期的最终状态。
4一般要求4.1代表性试验4.1.1按照附录A选取的试料、样坯和试样应认为具有产品代表性。
4.1.2应在外观质量尺寸合格的产品上取样。
试料应有足够的尺寸以保证机加工出足够的试样进行规定的试验及复验。
4.1.3切取试样时，应防止过热、加工硬化。
火焰切割法、冷锯切和冷剪切法取样所留加工余量见附录B。
4.1.4取样方向应符合产品标准或供需双方协商规定。
4.2抽样产品、试料、样坯和试样的标识取样时，应对抽样产品、试料、样坯和试样作出标记，以保证始终能识别取样的位置及方向。
为此，如果在抽样过程中无法避免要将抽样产品、试料、样坯和试样（一个或多个）的标记去除，应在这些标记去除前或在试样从自动制样设备中取出前做好标记转移。
5试样类型5.1从原产品上取样5.1.1从产品的一定部位上切取一定尺寸的样坯，加工成所需的拉伸、弯曲、冲击、持久等试样。
纯钛和钛合金热加工性能参数
纯钛热加工性能参数1 .来料牌号及化学成分注：合金牌号对应标准2 .纯钛的物理性能熔点1668 ±4℃密度P=4.5g/cm3弹性模量E = 1.17X105MPa、G = 0.44X105Mpa （约为钢的54%）导热系数入=19.3Wm-i K-i热膨胀系数10.2X10-6/C （室温-700℃）泊松比u=0.333 .常温下力学性能4 .加热规范板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热，为防止氧扩散，应限制加热温度和时间，因此，从成材率、表面质量考虑，该扩散层的厚度越薄越好，为此，热轧带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下，尽可能低。
通常 工业纯钛在加热炉内最好加热至800~920℃。
*电炉或煤气炉加热200mm 厚的板坯的加热时间约为230~240min 。
5 .轧制过程控制热轧分为粗轧和精轧。
粗轧通常使用可逆式轧机，从厚板坯80~300巾巾）的 轧制到供精轧机轧制的板材厚度（25~40mm ），需经5~7个道次的轧制。
纯钛的粗 轧终轧温度为790℃。
精轧工序在6~7台串列式轧机进行，可将25~40mm 的板坯 连续加工成钛带材（厚3~6mm ），轧制速度可达300~600m/min 。
轧制过程温度控制参数为：钛板坯在加热炉中加热到800~920℃，在910℃ 出炉；粗轧终轧温度为790℃，连续热轧时钛坯温度控制在650~800℃范围，终 轧温度为670℃；在470~490℃温度范围进行卷取。
轧制后立即将钛带在输出辊 道上用水冷或空冷的方法，以大于5~10℃/s 的速度冷却，在低于500℃时卷取， 以保证带卷材质均匀。
其它工艺要点有：严格控制初轧及连轧时各机架压下量和各机架上带材的温 度；避免辊道对带材表面划伤；每轧3~4块清理一下辊道上的金属沾污；热轧带 卷初始阶段，需要建立一个稳定的、大于4MPa/mm 2的后张力，防止因带材卷乱 或松卷引起划伤。
轧制温度对纯钛的单位压力的影响图2-7-38工业纯钛在不同温度下的摩擦系数1一工业纯钛空气加热，2—工业纯钛真空加热100变彩■，%图2-3-43工业纯钛的平均单位压力（锻造状态）—冲击变形，------ 静压变形温度，c图2-3-28纯钛工艺塑性图钛合金热加工性能参数二、钛合金（TC3、TC4）密度P=4.45g/cm3弹性模量E = 1.13X105MPa导热系数入=6.43Wm-i K-i1常温力学性能TC4合金的拉伸应力应变曲线TC4室温压缩应力应变曲线2热轧工艺条件1）.加热规范坯料轧制时的加热制度和终轧温度加热时间和速度：200mm厚的板坯通常加热时间为230-240分钟。
钛合金常用规格及性能用途
钛合金经常使用规格及性能用途之宇文皓月创作TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：直径2mm 2.5mm 3.0mm 3.5mm 4.0mm 5.0mm 6.0mm 7.0mm 8mm 9mm 10mm直径12mm 15mm 16mm 18mm20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 45mm 50mm 55mm直径60mm 65mm 70mm 75mm 80mm 85mm 90mm 100mm 105mm 110mm 120mm TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：厚度1mm 1.5mm 2mm 2.5mm 3mm 4mm 4.5mm 5mm 6mm 7mm 8mm 10mm 12mm14mm厚度16mm 18mm 20mm 25mm 30mm 32mm 35mm 50mm 45mm 50mm 60mm 70mm 80mm 90mm钛合金优越的特性：1耐酸碱腐蚀，耐海水腐蚀，耐污水腐蚀；2密度小（4.51），轻；3无磁性；广钛金属4在-253°-600°之间使用，他的抗拉强度，在金属中，几乎是最高的。
应用举例:工业上除采取工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。
它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部分获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件。
【钛合金的性能】钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超出0.1％，但其强度低、塑性高。
99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为172矽钛合金耐磨地坪5℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。
(1)强度高钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超出了许多合金结构钢的强度。
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纯钛热加工性能参数
1. 来料牌号及化学成分
注：合金牌号对应标准GB/T3620.1-2007
2.纯钛的物理性能
熔点1668±4℃
密度ρ＝4.5g/cm3
弹性模量E＝1.17×105MPa、G＝0.44×105Mpa（约为钢的54%）
导热系数λ＝19.3Wm-1K-1
热膨胀系数10.2×10-6/℃（室温-700℃）
泊松比υ＝0.33
3.常温下力学性能
4. 加热规
板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热，为防止氧扩散，应限制加热温度和时间，因此，从成材率、表面质量考虑，该扩散层的厚度越薄越好，为此，热轧
带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下，尽可能低。
通常工业纯钛在加热炉最好加热至800~920℃。
纯钛料轧制时的加热制度和终轧温度
5. 轧制过程控制
热轧分为粗轧和精轧。
粗轧通常使用可逆式轧机，从厚板坯（80~300mm）的轧制到供精轧机轧制的板材厚度（25~40mm），需经5~7个道次的轧制。
纯钛的粗轧终轧温度为790℃。
精轧工序在6~7台串列式轧机进行，可将25~40mm 的板坯连续加工成钛带材（厚3~6mm），轧制速度可达300~600m/min。
轧制过程温度控制参数为：钛板坯在加热炉中加热到800~920℃，在910℃出炉；粗轧终轧温度为790℃，连续热轧时钛坯温度控制在650~800℃围，终轧温度为670℃；在470~490℃温度围进行卷取。
轧制后立即将钛带在输出辊道上用水冷或空冷的方法，以大于5~10℃/s的速度冷却，在低于500℃时卷取，以保证带卷材质均匀。
其它工艺要点有：严格控制初轧及连轧时各机架压下量和各机架上带材的温度；避免辊道对带材表面划伤；每轧3~4块清理一下辊道上的金属沾污；热轧带卷初始阶段，需要建立一个稳定的、大于4MPa/mm2的后力，防止因带材卷乱或松卷引起划伤。
轧制温度对纯钛的单位压力的影响
钛合金热加工性能参数
二、钛合金（TC3、TC4）
密度ρ＝4.45g/cm3
弹性模量E＝1.13×105MPa
导热系数λ＝6.43Wm-1K-1
1常温力学性能
抗拉强度〉MPa 屈服强度〉MPa 延伸率〉TC3 880 10%
TC4 895 830 10%
TC4合金的拉伸应力应变曲线
TC4室温压缩应力应变曲线
2热轧工艺条件
1）．加热规
坯料轧制时的加热制度和终轧温度
预先经过变形的毛坯
Tβ
加热温度℃终轧温度℃加热时间(mm/min) TC4 980-990 920 700 1-1.5
加热时间和速度：200mm厚的板坯通常加热时间为230-240分钟。
炉气氛：加热炉一般采用连续步进式加热炉。
加热前的坯料应在微氧化性气氛中均匀加热。
2）．压下制度
TC4合金的高温性能高温性能
温度℃600 800 900 1000 抗拉强度MPa 500 100 75 25 延伸率% 40 100 200 65
轧制温度对合金的单位压力的影响
单位压力P 公斤/毫米2900℃轧制600℃轧制TC3 13 74.5
坯料轧制时的加热制度和终轧温度
举例1：用可逆式四辊轧机将尺寸为240mm×1070mm×1600mm的TC4钛合金板坯轧制成厚度60mm中板的典型压下规如下表：
举例2：TC3板坯热轧工艺参数
φ600/φ1380×1200mm四辊热轧机轧制钛板的轧制速度。